科學(xué)家稱45顆系外行星或為外星生命家園

45顆系外行星或存在外星生命研究發(fā)現(xiàn)

這幅藝術(shù)插畫展示了TRAPPIST1紅矮星系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有七顆地球大小的系外行星，其中幾顆位于恒星的宜居帶內(nèi)。前景是最內(nèi)側(cè)的行星TRAPPIST1b，而更遠的地方則有TRAPPIST1d、e、f和g等行星——它們是相關(guān)研究中已確定的最有希望的宜居候選行星之一。圖片來源：蒙特利爾大學(xué)貝努瓦古容

一小群遙遠的星球可能藏著地球以外生命的線索。

尋找地球以外生命的天文學(xué)家們已經(jīng)縮小了最有希望的探索地點范圍。

在已知的6000多顆系外行星中，研究人員已發(fā)現(xiàn)了不到50顆最有可能存在生命的巖石行星。

這些發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》上的研究結(jié)果，呼應(yīng)了電影《星際救援》的前提——瑞恩高斯林飾演的角色為了拯救地球，絕望地前往另一個恒星系統(tǒng)。途中，他遇到了名為羅基的外星人以及名為Astrophage和Taumoeba的虛構(gòu)微生物。

LisaKaltenegger教授，康奈爾大學(xué)卡爾薩根研究所所長，帶領(lǐng)一組本科生開展了這項研究。他們利用歐洲空間局蓋亞任務(wù)和美國國家航空航天局系外行星檔案的數(shù)據(jù)，識別出位于所謂宜居帶的行星。

一張展示不同恒星類型中巖石系外行星宜居帶邊界的圖表。宜居帶的邊界會根據(jù)恒星顏色發(fā)生變化，因為不同波長的光對行星大氣的加熱效果不同。圖片來源：GillisLowryPabloCarlosBudassi

這個區(qū)域與恒星的距離恰到好處。它既不會太近導(dǎo)致溫度極端，也不會太遠導(dǎo)致環(huán)境冰封。處于這個區(qū)域的行星更有可能在其表面存在液態(tài)水——這是生命的關(guān)鍵組成部分。

這項研究還重點關(guān)注了那些接收到的恒星能量水平與地球從太陽獲得的能量水平相似的行星。

一場受科學(xué)與科幻啟發(fā)的探索

正如《挽救計劃》所生動展示的那樣，生命可能比我們目前想象的要靈活得多，因此找出6000顆已知系外行星中哪些最有可能孕育像Astrophage、Taumoeba——或是Rocky這樣的地外生命，可能至關(guān)重要，而且這不僅僅對瑞恩高斯林來說是如此。

我們的論文揭示了，如果我們能建造一艘萬福瑪利亞號航天器，你應(yīng)該前往何處尋找生命。

該團隊在宜居帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了45顆可能支持生命的巖石行星。他們還在限制更嚴格的三維宜居帶內(nèi)篩選出24顆額外的候選行星，該三維宜居帶對行星能承受的熱量設(shè)定了更嚴格的限制。

一幅藝術(shù)家對一顆圍繞更紅恒星運行的理論行星的印象圖，這顆行星表面的微生物和植物可能會反射與地球綠色森林截然不同的顏色。圖片來源：吉利斯洛瑞

這份清單包括比鄰星b、特拉比斯特1f和開普勒186f等知名天體，以及TOI715b這類不太為人熟知的目標。

最引人注目的目標包括TRAPPIST1d、e、f和g（距離地球約40光年）以及LHS1140b（距離地球約48光年）。這些行星之所以脫穎而出，并非因為有人知道它們存在生命，而是因為它們具備了天文學(xué)家最關(guān)注的幾種特征：巖石質(zhì)地、可能適宜的溫度，以及保留大氣層的可能性。沒有大氣層，即使處于宜居帶的行星也可能是荒蕪的。

這項研究還指出了一些從其恒星接收的輻射量接近地球水平的行星。其中包括凌日行星TRAPPIST1e、TOI715b、開普勒1652b、開普勒442b和開普勒1544b。其他行星，包括比鄰星b、GJ1061d、GJ1002b和沃爾夫1069b，則是通過它們在宿主恒星中引起的微弱擺動被發(fā)現(xiàn)的。

這種混合很重要。凌日行星從我們的視角看會從其恒星前方經(jīng)過，讓望遠鏡能夠?qū)ν高^它們可能存在的大氣層的星光進行采樣。通過擺動檢測到的行星用這種方法更難研究，但它們?nèi)匀粠椭茖W(xué)家找出附近哪些巖石世界值得更密切的關(guān)注。

一幅藝術(shù)家對TRAPPIST1行星系統(tǒng)可能外觀的印象圖，根據(jù)已有的行星直徑、質(zhì)量以及與宿主恒星距離的數(shù)據(jù)，從左到右展示了TRAPPIST1a、b、c、d、e、f、g和h。其中，TRAPPIST1d、e、f和g被認為是最像地球的行星。圖片來源：NASAJPL加州理工學(xué)院

測試宜居性的極限

研究人員還關(guān)注宜居帶內(nèi)外邊緣附近的行星，以更好地了解宜居性的起止范圍。卡爾滕內(nèi)格表示，盡管這一概念已被研究多年，但仍需新的觀測來證實或完善現(xiàn)有模型。

擁有高橢圓軌道的行星也可能提供新的見解。這些星球在靠近或遠離其恒星時會經(jīng)歷熱量水平的變化，這為研究行星是否必須始終處于宜居帶才能支持生命提供了線索。

宜居帶內(nèi)邊緣的候選天體包括K2239d、TOI700e和K23d，以及通過恒星擺動識別出的Wolf1061c和GJ1061c。TRAPPIST1g、Kepler441b和GJ102有助于研究人員研究宜居帶較冷的外邊界。

一幅藝術(shù)家描繪的圍繞著一顆比太陽略熱的恒星運行的行星系統(tǒng)的想象圖。在先前的研究中，卡爾薩根研究所的科學(xué)家們提出理論，認為生物可能會進化出生物熒光來保護自己免受更強烈恒星的傷害。圖片來源：吉利斯勞里

雖然很難說什么因素會讓某個地方更可能存在生命，但確定觀察的地點是關(guān)鍵的第一步——因此我們項目的目標就是指出這些是最適合觀察的目標，現(xiàn)就讀于舊金山州立大學(xué)的研究生吉利斯勞里說道。

研究員同事盧卡斯勞倫斯目前是意大利帕多瓦大學(xué)的研究生，他表示：我們希望創(chuàng)造出能讓其他科學(xué)家有效搜索的工具，而且我們不斷發(fā)現(xiàn)關(guān)于這些世界的新事物，想要進一步研究。

從我們的太陽系中學(xué)習(xí)

康奈爾大學(xué)的合著者阿比蓋爾博爾解釋說，我們自己的太陽系提供了一個有用的基準。

我們知道地球是宜居的，而金星和火星則不是。我們可以將太陽系作為參考，去尋找接收的恒星能量介于金星和火星之間的系外行星。

觀察這些行星有助于我們了解宜居性何時喪失、多少能量才算過多，以及哪些行星仍然宜居——或者可能從未宜居過。

同樣的思路也適用于偏心軌道行星：一顆行星在仍能保留其表面水和宜居條件的情況下，其軌道偏心率可以達到多大？

我們識別出位于宜居帶內(nèi)外邊緣的行星，以及那些具有最高偏心率的行星，以測試我們對一顆行星成為并保持宜居所需條件的理解。我們還識別出了用詹姆斯韋布空間望遠鏡（JWST）和其他望遠鏡最容易觀測到的目標。

指導(dǎo)未來的觀測

研究人員還強調(diào)了不同觀測方法的最佳目標，從而提高了若存在生命跡象時探測到這些跡象的可能性。

他們的目錄將有助于指導(dǎo)現(xiàn)有及未來望遠鏡的觀測，包括詹姆斯韋布空間望遠鏡、計劃發(fā)射的南希格蕾絲羅曼空間望遠鏡、預(yù)計投入使用的極大望遠鏡、計劃中的宜居世界天文臺，以及提議中的系外行星大干涉儀項目。

根據(jù)勞里的說法，研究這些小型系外行星是確定它們是否擁有大氣層以及完善我們對宜居帶理解的唯一途徑。

她補充說，該團隊已經(jīng)開始研究10顆輻射水平與地球相似的行星。其中兩顆——TRAPPIST1e和TOI715b——距離足夠近，可以用現(xiàn)有或即將投入使用的望遠鏡進行詳細研究。

TRAPPIST1系統(tǒng)已經(jīng)是詹姆斯韋伯太空望遠鏡觀測的主要焦點，該觀測由康奈爾大學(xué)天文學(xué)家尼科爾劉易斯領(lǐng)導(dǎo)。TRAPPIST1和TOI715都是小型紅矮星，這使得探測和研究圍繞它們運行的地球大小的行星變得更容易。

《宜居帶巖石系外行星目錄》，作者：阿比蓋爾博爾、盧卡斯勞倫斯、吉利斯洛瑞和莉薩卡爾滕埃格，2024年5月15日，《皇家天文學(xué)會月刊》。DOI：10。1093mnrasstag028

BY: Royal Astronomical Society

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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.原文來自： https://scitechdaily.com/project-hail-mary-these-45-exoplanets-could-be-home-to-alien-life-scientists-say/

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